高二物理选修3-5 原子物理同步练习题

考点：光的波粒二象性光电效应以及爱因斯坦光电效应方程（I）1.关于光电效应，有如下几种陈述，其中正确的是A．金属电子的逸出功与入射光的频率成正比B．光电流的强度与入射光的强度无关C．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应【解析】金属的逸出功由该金属决定，与入射光源频率无关，光电流的强度与入射光强度成正比，选项A、B错误。

不可见光包括能量大的紫外线、X射线、γ射线，也包括能量比可见光小的红外线、无线电波，选项C错误。

所以应选D。

2.下列关于近代物理知识说法中正确的是A．光电效应显示了光的粒子性B．玻尔理论可以解释所有原子的光谱现象C．康普顿效应进一步证实了光的波动特性D．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的答案： AD3、如图所示，电路中所有元件完好，光照射到阴极上时，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是A. 入射光太弱；B. 入射光波长太长；C. 光照时间短；D. 电源正负极接反。

【解析】在本题电路中形成电流的条件，一是阴极在光的照射下有光电子逸出，这决定于入射光的频率是否高于阴极材料的极限频率，与入射光的强弱、照射时间长短无关；二是逸出的光电子应能在电路中定向移动到达阳极。

光电子能否到达阳极，应由光电子的初动能大小和两极间所加电压的正负和大小共同决定。

一旦电压正负极接反，即使具有很大初动能的光电子也可能不能到达阳极，即使发生了光电效应现象，电路中也不能形成光电流。

故该题的正确答案是B、D。

4．(2009年上海卷)光电效应的实验结论是：对于某种金属A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大解析：根据光电效应规律可知A正确，B、C错误．根据光电效应方程12mv2m＝hν－W，频率ν越高，初动能就越大，D正确．答案：A D5．(2009年广东卷)硅光电池是利用光电效应原理制成的器件．下列表述正确的是A．硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B．硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关D．任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应解析：电池是把其他形式的能转化成电能的装置．而硅光电池即是把光能转变成电能的一种装置．答案：A6.（2011上海物理）用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图像，则A．图像(a)表明光具有粒子性B．图像(c)表明光具有波动性C．用紫外光观察不到类似的图像D．实验表明光是一种概率波解析：当少量光打到屏上时，得到一些亮点，如图(a),光具有粒子性。

当大量光照射到屏上，得到图(b)、(c)，表明光具有波动性；由此表明光是一种概率波。

则ABD正确。

用紫外光也可以观察到类似的图像，则C错误。

答案：ABD 点评：光的波粒二象性是新教材新增的内容，在有些省份是做高考要求的，值得引起重视。

7.（2011广东理综）光电效应实验中，下列表述正确的是A．光照时间越长光电流越大B．入射光足够强就可以有光电流C．遏止电压与入射光的频率有关D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子解析：光电流的大小只与到达阳极的光电子个数有关，A错。

产生光电效应的必要条件是入射光的频率达到截止频率，与光强无关，则B错。

由和可知知，CD正确。

故选CD。

点评:光电效应是新教材新增的内容之一，高考主要涉及对光电效应的产生条件，截止频率，遏止电压，光电效应方程，光电效应的图象（光电流I和所加电压U之间的I-U—图象）的考查。

图象、光电效应方程描绘的图象和密立根实验的Uc8.（2011上海物理）用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是A．改用频率更小的紫外线照射B．改用X射线照射C．改用强度更大的原紫外线照射D．延长原紫外线的照射时间解析：产生光电效应的必要条件是入射光的频率达到截止频率，与光强、照射时间无关，则ACD错。

X射线的频率比紫外线高，有可能产生光电效应，故选B。

9.（2011全国理综新课标）在光电效应试验中，某金属的截止频率相应的波长为，该金属的逸出功为__________。

若用波长为（<）单色光做实验，则其截止电压为__________。

已知电子的电荷量，真空中的光速和布朗克常量分别为e，c和h解析：（1）由和得。

由爱因斯坦光电效应方程和得截止电压为10.（2011年福建理综）爱因斯坦因提出光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。

某种金属逸出光电子的最大初动能E km与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν为极限频率。

从图中可以确定的是（填选项前的字母）A．逸出功与ν有关B．E km与入射光强度成正比C．当ν=ν0时会逸出光电子D．图中直线斜率与普朗克常量有关有关，选项A错误；E Km与入射光频率有关，与入射光强度无关，解析：逸出功与ν选项B错误；当ν=ν0时入射光光子能量等于逸出功，不会逸出光电子，选项C错误；由爱因斯坦光电效应方程可知，图中直线斜率与普朗克常量有关，选项D正确。

考点二电子的发现，原子的核式结构1．关于α粒子散射实验的下述说法中正确的是（AC ）A．在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回接近180°；B．使α粒子发生明显偏转的力是来自带正电的核及核外电子，当α粒子接近核时是核的推斥力使α粒子发生明显偏转，当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转；C．实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分；D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及全部质量。

2．卢瑟福对α粒子散射实验的解释是（BCD ）A．使α粒子产生偏转的主要力是原子中电子对α粒子的作用力。

B．使α粒子产生偏转的力主要是库仑力。

C．原子核很小，α粒子接近它的机会很少，所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进。

D．能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子。

3.根据卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法中不正确的是（ ABC ）A．原子中的正电荷均匀分布在整个原子范围内B．原子中的质量均匀分布在整个原子范围内C．原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原子范围内D．原子中的正电荷和几乎全部质量都集中在很小的区域范围内4.（10年上海物理）卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是A.粒子的散射实验B.对阴极射线的研究C. 天然放射性现象的发现D.质子的发现解析：本题考查原子的核式结构的建立。

卢瑟福根据α粒子的散射实验结果，提出了院子的核式结构模型：原子核聚集了原子的全部正电荷和几乎全部质量，电子在核外绕核运转。

答案：A5.（2011天津理综）下列能揭示原子具有核式结构的实验是（）A．光电效应实验 B．伦琴射线的发现C．α粒子散射 D．氢原子光谱的发现解析：光电效应实验说明光具有粒子性，A选项错误；X射线（伦琴射线）的发现是19世纪末20世纪初物理学的三大发现（X射线1896年、放射线1896年、电子1897年）之一，这一发现标志着现代物理学的产生，B选项错误；氢原子光谱的发现解释了原子的稳定性以及原子光谱的分立特征，D选项错误；所以选择C。

点评：此题涉及的物理学史的内容非常多，需要考生对物理学史比较了解。

为此，有必要加强对物理学史的教学和复习。

6.（2011上海物理）卢瑟福利用粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是（）解析：考查卢瑟福利用粒子轰击金箔的实验结果的示意图，越接近原子核的粒子，，偏转角度越大；与原子核对撞的粒子，发生180度偏转，故选D。

考点三：氢原子光谱波尔的原子模型（）1.利用氢气光谱管可以产生氢的原子光谱，这些谱线的产生是由于A.大量氢原子从较高激发态向较低激发态或基态跃迁，从而吸收不同频率的光子B.大量氢原子从较高激发态向较低激发态或基态跃迁，从而辐射不同频率的光子C.大量氢原子从基态或较低激发态向较高激发态跃迁，从而辐射不同频率的光子D.大量氢原子从基态或较低激发态向较高激发态跃迁，从而吸收不同频率的光子解析：光谱管产生氢的原子光谱时是向外辐射光子，所以是由激发态向基态跃迁.答案：B2、可见光光子的能量在1.61 eV～3.10 eV范围内.若氢原子从高能级跃迁到量子数为n 的低能级的谱线中有可见光，根据氢原子能级图（右图），可判断n为A.1B.2C.3D.4解析：由能级公式可得释放的光子能量ΔE=Em-En,而ΔE21=E2-E1=10.2 eV，远大于可见光光子的能量，要使1.61 eV≤ΔE≤3.10 eV,电子只能从较高能级跃迁到第2能级，即n=2,B正确.3、氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11 eV，下列说法错误的是A.处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B.大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C.大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发生6种不同频率的光D.大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光解析：要使处于n＝3能级的氢原子电离，其光子的能量必须大于或等于1.51 eV，而紫外线光子的能量大于3.11 eV，故能使n＝3能级的氢原子电离；大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，放出的光子在红外线区，故具有显著的热效应；大量氢原子由n＝4能级向低能级跃迁时，可能放出6种不同频率的光，其中有2种不同频率的可见光，D 选项错误.答案：D4.（2011全国卷I）已知氢原子的基态能量为E，激发态能量，其中n=2,3……。

用h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速。

能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为A. B. C. D.解析：氢原子从第一激发态电离，即原子从n=2跃迁到+，所以故：选C 。

5.（10年新课标卷）用频率为的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为的三条谱线，且，则_______.(填入正确选项前的字母) A 、 B 、 C 、 D 、解析：大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱，这说明是从n=3能级向低能级跃迁，根据能量守恒有，，解得：，选项B 正确。

6.（09年全国卷Ⅰ）氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为1λ=0.6328µm，2λ=3.39µm，已知波长为1λ的激光是氖原子在能级间隔为1E ∆=1.96eV 的两个能级之间跃迁产生的。